特許ウォッチ

公開番号2025095567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211654
出願日2023-12-15
発明の名称プロペラブレード
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B64C 11/24 20060101AFI20250619BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】
生産性及び成形性に優れるプロペラブレードを提供すること。
【解決手段】
プロペラブレードの外形を形作るスキンを有するプロペラブレードであって、前記のスキンは、複数層の繊維強化樹脂層間に多孔質層が挟まれたサンドイッチ構造を含み、該サンドイッチ構造が含まれた部分において、厚みの中心面からスキンに近い方の側に発泡性のシートを配して発泡させる等の手段で多孔質層を形成し、スキンのプロペラブレード外表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード外表面側表面までの距離(T1)とスキンのプロペラブレード内表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード内表面側表面までの距離(T2)とが下記式(1)を充たす、プロペラブレードとする。
T1<T2 (1)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
プロペラブレードの外形を形作るスキンを有するプロペラブレードであって、前記のスキンは、複数層の繊維強化樹脂層間に多孔質層が挟まれたサンドイッチ構造を含み、該サンドイッチ構造が含まれた部分において、スキンのプロペラブレード外表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード外表面側表面までの距離（Ｔ１）とスキンのプロペラブレード内表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード内表面側表面までの距離（Ｔ２）とが下記式（１）を充たす、プロペラブレード。
Ｔ１＜Ｔ２（１）
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記サンドイッチ構造が含まれた部分において、前記スキンの厚みをＴ
１００
としたとき、スキンのプロペラブレード外表面側表面から前記多孔質層の中心面までの距離（Ｔｐｃ）が下式（２）を充たし、かつ、前記Ｔ１とＴ２が下式（３）および式（４）を充たす請求項１に記載のプロペラブレード。
０．２×Ｔ
１００
≦Ｔｐｃ≦０．４５×Ｔ
１００
（２）
Ｔ１≧０．０５×Ｔ
１００
（３）
Ｔ２≧０．３０×Ｔ
１００
（４）
【請求項３】
前記多孔質層の厚み（Ｔｐ）が、下式（５）を充たす請求項１または２に記載のプロペラブレード。
Ｔｐ≦０．３０×Ｔ
１００
（５）
【請求項４】
前記多孔質層の密度が０．１ｇ／ｃｍ
３
以上、０．５ｇ／ｃｍ
３
以下以下である請求項１または２に記載のプロペラブレード。
【請求項５】
前記Ｔ１が０．２ｍｍ以上である請求項１または２に記載のプロペラブレード。
【請求項６】
前記複数層の繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂が用いられた繊維強化樹脂層であり、前記多孔質層に対してプロペラブレード外表面側に存在する繊維強化樹脂層に用いられた熱硬化性樹脂の硬化時間が、前記多孔質層に対してプロペラブレード内表面側に存在する繊維強化樹脂層に用いられた熱硬化性樹脂の硬化時間よりも長い請求項１または２に記載のプロペラブレード。
【請求項７】
多孔質のコアによって前記スキンが支持された請求項１または２に記載のプロペラブレード。
【請求項８】
プロペラブレードの外形を形作るスキンを有するプロペラブレードの製造方法であって、前記のスキンは、複数枚のシート状の繊維強化複合材料前駆体シート（以下、「シートＡ」と称する）と、少なくとも１枚の熱膨張性を有し、膨張後は多孔質層となる樹脂シート（以下、「シートＢ」と称する）を準備する工程（工程１）、前記シートＡとシートＢとを積層し、シートＡによりシートＢが挟まれた状態で型枠内に設置する工程（工程２）、型枠内でシートＡおよびシートＢを加熱し、シートＢを熱膨張させ、多孔質層を成形するとともに、その際発生する圧力を利用して、積層したシートＡを加圧して硬化・成形する工程（工程３）、を少なくとも経て製造されると共に、成形後において、スキンのプロペラブレード外表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード外表面側表面までの距離（Ｔ１）とスキンのプロペラブレード内表面側表面から前記多孔質層のプロペラブレード内表面側表面までの距離（Ｔ２）とが下記式（１）を充たす、プロペラブレードの製造方法。
Ｔ１＜Ｔ２（１）
【請求項９】
前記シートＢの成形前後における体積変化率が１００％を超え４００％以下である請求項８に記載のプロペラブレードの製造方法。
【請求項１０】
多孔質のコアを準備し、前記工程２は、該多孔質のコアを内包するようにシートＡおよびシートＢを積層することで行う請求項８または９に記載のプロペラブレードの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラブレードに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
プロペラブレードは、翼形状を有し、駆動軸を中心に回転することで空気を後方へ押しやり推力を得る。効率良く空気を後方へ押しやるため、プロペラブレードでは根元から翼端に向かって迎え角や翼弦方向長さが変化する複雑形状となっている。
【０００３】
プロペラブレード重量の削減は航空機のペイロード増加及び航続距離の増加に寄与するため、高強度・高剛性な繊維強化材料が構造材として使用されるが、プロペラブレードは前述の通り複雑形状を有するため、その成形難易度は高く、ハイビルトレートでの生産は困難である。
【０００４】
一方で近年ではＵｒｂａｎＡｉｒＭｏｂｉｌｉｔｙ（ＵＡＭ）や、ドローン等多数のプロペラブレードを有する機体が盛んに開発されており、今後プロペラブレードを従来以上にハイビルトレートで生産する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－４３０１１号公報
特開平７－２７９８１８号公報
特開２０１１－３２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年開発されているＵＡＭやドローンでは多数のプロペラブレードを有する機体が開発されている。これらの機体では航続距離、時間増加のため、軽量化ニーズが高く、一機体当たりの搭載数が多いプロペラブレードについて、特に軽量化ニーズが高い。この軽量化ニーズに応えるため、プロペラブレードには高比強度・高比剛性である繊維強化複合材料が適用されている。
【０００７】
繊維強化複合材料製のプロペラブレードを製造する場合、あらかじめ強化繊維基材に樹脂を含浸させたプリプレグを用いると、成形時の繊維撚れを抑制でき、また成形品の重量ばらつきも抑えられ高い品質のプロペラブレードを作製することができる。
【０００８】
一般に繊維強化複合材料を用いてプロペラブレードを作製する場合には、型内で繊維強化複合材料を加熱硬化させる。繊維強化複合材料の加熱硬化時には圧力を加えることが必要であるが、成形材料の型内投入量のみで成形圧力をコントロールすることは困難であり、何らかの圧力付与手段を設けることが必要である。
【０００９】
このような課題に対して、例えば特許文献１では発泡粒子をプロペラブレード内部に投入し、多孔質コアを作製するのと同時に、発泡粒子の膨張圧によってスキンの繊維強化複合材料を加圧する手法が示されている。一方で、通常プロペラブレードには成形型から熱が与えられるため、例えばプロペラブレード根本部などの肉厚部においては、発泡粒子の膨張前にスキンのゲル化が開始し、ゲル化開始後に加圧が実施され、良好な成形品が得られない場合がある。
【００１０】
多孔質体のプロペラブレードへの利用としては、他にも特許文献２、や特許文献３に示される形態も存在する。これらの文献では、多孔質体を繊維強化材料で挟んだサンドイッチ構造のスキンや、スキンを局所的に多孔質体で補強する構造が示されている。一方でこれらの文献では、多孔質体の成形時の膨張圧力を繊維強化材料の成形圧力として利用することは考えられていない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許